球磨機(jī)設(shè)計(jì)說明書-最終版

1、球磨機(jī)設(shè)計(jì)說明書最終版北科大目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 設(shè)計(jì)目的2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容二、傳動裝置的總體設(shè)計(jì)及初步計(jì)算1. 球磨機(jī)的基本參數(shù)2. 總體方案確定3. 選擇電動機(jī)4. 確定傳動裝置總傳動比，分配各級傳動比5. 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)三、傳動件的設(shè)計(jì)計(jì)算及修改傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)1. 帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算2. 第一次修改各軸的運(yùn)動和動力參數(shù)3. 開式齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算4. 驗(yàn)算工作轉(zhuǎn)速5. 第二次修訂各軸的運(yùn)動和動力參數(shù)四、球磨機(jī)罐體及軸系設(shè)計(jì) 1.罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.小齒輪軸系的設(shè)計(jì)計(jì)算3. 支撐輥及其軸系的設(shè)計(jì)計(jì)算五、設(shè)計(jì)聯(lián)接螺栓 六、設(shè)計(jì)開啟門46七、設(shè)計(jì)總結(jié)八、參考資料一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1.

2、 設(shè)計(jì)目的1）總結(jié)和綜合運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過的有關(guān)知識，分析和解決工程實(shí)際問題。2）學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，了解和掌握常用機(jī)械零件、機(jī)械傳動裝 置和簡單機(jī)械的設(shè)計(jì)過程。3）進(jìn)行基本技能的訓(xùn)練，例如計(jì)算、繪制方案草圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料、 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算等。2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容1）設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)供實(shí)驗(yàn)室使用的球磨機(jī)（如圖 1所示）。1. 電機(jī)2.帶傳動3.齒輪傳動4.滾輪5.球磨機(jī)筒體6.軸承電機(jī)、小帶輪軸I軸：大帶輪軸II軸：大齒輪、筒體軸心2) 使用要求：球磨機(jī)研磨物料 80kg； 每天工作 8 小時； 要求工作平穩(wěn)(允許有輕微沖擊)3) 已知條件：周邊及粉碎效率 90

3、%； 制造方式：單件生產(chǎn)。4) 應(yīng)完成的設(shè)計(jì)工作：a. 球磨機(jī)總體方案設(shè)計(jì)b. 傳動件的設(shè)計(jì)及計(jì)算c. 球磨罐體設(shè)計(jì)及軸系設(shè)計(jì)d. 設(shè)計(jì)聯(lián)接螺栓。e. 計(jì)算機(jī)或手工繪制工作圖： 球磨機(jī)總體圖 小齒輪軸系部件草圖f. 編寫設(shè)計(jì)說明書1、傳動方案的總體設(shè)計(jì)及初步計(jì)算1.球磨機(jī)的基本參數(shù)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容結(jié)果1.1 研磨Go罐體內(nèi)徑D=S4%2 兀=0.7497mDrw =37.2/0.4754.15/minnw =37.2/j0.75 = 42.95r/min入=42.95r/min1.4計(jì)算 電機(jī)有利 工作轉(zhuǎn)速nw2.總體方案確定從球磨機(jī)的基本參數(shù)計(jì)算可知，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速 為 42.95r/min,

4、電動機(jī)的轉(zhuǎn)速一般有 1500r/min、1000r/min、750r/min 三種，由 此可算出本設(shè)計(jì)的傳動比i=23.28,在15到30 的范圍之內(nèi)，初步擬訂以下四種方案進(jìn)行選擇（都是2級傳動）：表1各種傳動方案論證簡圖優(yōu)、缺點(diǎn)簡圖優(yōu)、缺點(diǎn)電動機(jī)通過蝸輪蝸桿傳 動帶動開式齒輪。該傳 動方案結(jié)構(gòu)緊湊，占地 面積小，但傳動效率低, 價格昂貴。電動機(jī)通過V帶傳動裝置帶動一對開式齒輪皮帶具有減震、平穩(wěn)、 制造簡單、價格便宜等簡圖優(yōu)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是帶傳動 效率低，占地面積大。簡圖 丨優(yōu)、缺點(diǎn)電動機(jī)通過圓柱減速器 帶動一對開式齒輪。優(yōu) 點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、傳動可 靠，缺點(diǎn)是機(jī)械構(gòu)造較 復(fù)雜、制造費(fèi)用高。電

5、動機(jī)通過圓錐齒輪減 速器帶動一對開式齒 輪。它和圖c的情況相結(jié)論：根據(jù)球磨機(jī)的工作要求并考慮經(jīng)濟(jì)條件， 選用方案b比較合適，既可以降低制造維修費(fèi) 用，又可以得到預(yù)期的效果。計(jì)算項(xiàng)目3.1球磨機(jī)所需功率pw計(jì)算內(nèi)容0.8Pw=0.222V D nw(G) K (kw)V n式中：V:球磨機(jī)的有效容結(jié)果3.選擇電動機(jī)積，V=0.397mi;D:球磨機(jī)的內(nèi)徑，D=0.75mG:球磨機(jī)的裝載量，G=G+G=571.43+80=651.43kg=0.651tK:電動機(jī)的儲備系E =0.222 0.397 0.75 42.960.8(0.651/0.3 97)(1.1/0.9) =5.155kw數(shù)，K取1

6、.1 ;n :粉碎效率，已知n =90%E = 5.155kwn a= n帶x n齒輪x n軸承=0.95 x 0.96 x 0.99=0.90288 （見手冊P44）Pd = 5.65kw選取電Fd - Pw/ a - 5.65kw動機(jī)：?由手冊表8-5 :Y132M2-?電動機(jī)選用：6Y132M2-6表2主要性能型號 電機(jī)功同步（滿最大轉(zhuǎn) 電機(jī)重率(kw)載）轉(zhuǎn)速矩（ N?m）量（kg）(r/min)Y132M2- 5.51000107.92846（960）表 3 外型尺寸（ mm）中心外廓尺寸安裝尺軸伸尺平鍵尺高L X (AC/2)寸r寸r寸rHX ADAX BCX EFX G13251

7、5X (270/2216X 189X 8010X 33) X 21078IAR圖2電動機(jī)外型尺寸4.確定總傳動比，分配各級傳動比計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果4.1總傳動i = nd / nw = 960 / 42.95 = 22.34i =i帶x i齒輪i =22.34比采用b種傳動方案，4.2分配傳考慮到：（1）罐體尺動比寸較大，大齒輪需做 成齒輪圈和罐體連 接，為留出足夠的裝配、連接空間，i齒輪可 取大一些；（2）齒輪 傳動的傳動比較帶傳i 帶=4.4684.3傳動裝置的運(yùn)動和 動力參數(shù)的 計(jì)算A. 各軸轉(zhuǎn) 速：I軸轉(zhuǎn)速nII軸轉(zhuǎn)速n2B. 各軸功 率：I軸功率PiII軸功率P2動大，因此取i

8、齒輪=5，故：i 帶=i/i 齒輪=22.34/5=4.468ni = nd / i 帶=960 / 4.468= 214.8r/minn2 = n i /i 齒輪=214.8 / 5= 42.96r/minpl=pd 帶=5.60.96= 5.424kw卩2 = pi N齒輪N軸承= 5.424 匯 0.95 漢 0.99 =5.101kwTd =9550pd/ nd= 9550x5.65 + 960 = 56.2N mT1 = T d i 帶帶= 56.2 漢4.468 漢 0.96 = 252.5N mT2 = T1 i齒輪齒輪耳軸承=252.5匯5汽0.950.99 =1187.4N

9、-mn1 = 214.8r/mi nn2 = 42.96r/mi np1 = 5.424kwp2 =5.101kw=252.5N mT2 =1187.4N mC.各軸轉(zhuǎn)矩：I軸轉(zhuǎn)矩TiII軸轉(zhuǎn)矩T25.計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參 數(shù)軸 號傳動比i效率功率(kW)轉(zhuǎn)速(r/min)扭矩T(N.m)電 機(jī)4.4680.965.6596056.2I軸5.424214.8252.550.94II軸5.10142.961187.40.99表4 各軸的動力參數(shù)三、傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)及傳動件的設(shè)計(jì)計(jì)算1.帶傳動設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié) 果（一）定 V 帶型號和帶 輪直徑1. 工況系數(shù)2. 計(jì)算功

10、率由教材P262-表11-3Pc = Ka P =1.1 5.65=6.215kwKa=1.1Pc=6.215kw3.帶型由教材P73-圖11-7選取 由圖11-7及表11-10，選取 d1=140mm取 di=140mm取 d2=630mm4. 小帶輪直 徑5. 大帶輪直徑d2 二 i 帶 di =4.468 140 = 624.4mm故 i帶實(shí)=d2q =630/140 =4.5Li =1 i理-i實(shí) |/ i理 100%=|4.47-4.5|-：-4.47 =0.67% :：: 5%V =呦你/(60 1000)3.14140 960/(60 1000) =7.034m/s 5m/sV

11、=7.034m/s-5m/s由式 0.7( d1d2)_ a _ 2( d1 d2)可得中心距a。：即 539 ao 4.5X).96=242.8N -mT 2=T 1i齒n齒輪n軸=242.8 5.15 0.95 .99=1175.9N mn1=nd/i 帶=213.3 n2=m/i 齒=41.42 P1=5.424kw P2=5.10kwT 1=242.8N mT2=1175.9N m修改各軸的運(yùn)動和動力參數(shù)表5修改各軸的參數(shù)軸號傳動比i效率功率(kW)轉(zhuǎn)速(r/min)扭矩T(N .m )電 機(jī)I軸II5.150.965.6596056.25.52213.3242.84.50.945.1

12、041.21175.9軸0.99四、球磨機(jī)罐體及軸系設(shè)計(jì)1.罐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果1.1罐體內(nèi)徑DD=750mmD=750mm1.2箍厚齊& =20mm6 =20mm1.3罐體壁厚6=10mm =10mm1.4箍寬bb=20mmb=20mm1.5罐體外徑D2D 2=D+28D2=770mm1.6箍外徑D3=770mmD3=810mm1.7罐體總長1 2D 3=D+2( 8+8 =810mmL=900mmL=900mm2.支撐輥的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果2.1豎直方向4Ncos = F二 N = F/4cos日其中：2.2摩擦力矩F為支撐總重量：F =Go +Gi +Gg

13、+Gch +Gk4NfR =T2:、cos。= FfR 1 / T1其中：f摩擦系數(shù)，f=0.15;Go：研磨介質(zhì)重量；Gi：研磨物料重量；Gg: 罐體重量；Gd :齒圈重量；Gk: 箍重量。T2 :旋轉(zhuǎn)罐體的扭矩。查表手冊8-1有P = 7.8g/cm3取罐體壁厚6 =10mm有： 罐體外徑D 外=750 + 210 = 770mm則：Gg =n( D外-D2廠L 用 Q +2n D外g.P.g44= 2353.3NGo=571.439.8 =5626.2NGi=80 刈.8=784NGd = nd；-（D外 + 0.1）2 h P g +4n（D外+ O.l）2 _D外.L.p.g = 4

14、i40.3N 4Gk = （D箍-D外）-6箍.P.g4= 151.7N則F = Go +G1 +Gg +Gd+Gk= 56262+784+23533+41403+151.7=130555N二 co目=FfR1 /T1= 130555 漢 0.15漢（770* 2 十 20）漢 10；斗1176=0674e =47.6 常 4813055.5N = =4842.4N4 7.674F = 13055.5N日=48N =4842.4N3.支撐輥軸的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果3.1固定心軸 的選取車?yán)ポ嗇S為固定 心軸，垂直平面 內(nèi)受力平衡： M=NxL=4842.5x 0.62 2 2 2 =

15、 72.6N 軸徑設(shè)計(jì)為長 60mrp材料為 45號鋼，調(diào)制 處理3.2軸承的強(qiáng) 度校核（按天 工作8小時，一 年工作250天）查表得：% =600MPad” M=37266Y.10*V 0.1 漢200 漢10=0.0154m =15.4mm由教材P226表16-6有靜循環(huán) 軸的許用彎曲 應(yīng)力：Jb =200MPa考慮到安裝結(jié) 構(gòu)的問題，取d = 30mm查手冊12-4， 選用6306型號，材料Cr， 雙支點(diǎn)單向固定，C=27kN - 3P=fp Fr= 1.1=2663.4N2ng千 R1R2U41.42X405 =335.5r/min50半b = 200MPad = 30mm選6306型

16、軸承= 3f p =1YP = 2663.4Nng = 335.5r/minL（C ）60n P106（ 27 燈 03）一 60漢 335.5（ 2663.4）= 5173.4h = 25.8 年Lh =25.8 年五小齒輪軸系的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果小齒輪軸受見上圖n = 213.3N力分析n廣 213.3NT 242.8N m軸上作用力T廣 242.8N m2TFt =一 =2428N diFt = 2428N轉(zhuǎn)速Fr = F ta no（n= 2428 tan 20 =883.7N齒輪切向力齒輪徑向力帶輪徑向力最小軸徑Fq =1574.95N選45號鋼，調(diào)制 處理，強(qiáng)度極限；

17、b = 600MPado旦:n1= 120 3 5.4= 35.24mm 213.3由表 16-5 有 A=135120，最小 軸徑段有彎矩和 扭矩的作用，取較 大值既120.考慮到鍵的削弱， 軸徑增大5%d0 =35.24 （1 - 0.05）二 =36.99 ： 37選6308 （教材 上冊表2-22） d=40mmD=90mmB=23mmFr = 883.7 NFq =1574.95N6 = 600MPad0 二 37mm選 6308d=40mm D=90mm B=23mm di = 40mm d2 二 44mm d3 二 40mm d4 =37mm d5 = 44mm d6 二 38m

18、m di = 40mm d2 二 44mm d3 = 40mm d4 =37mm d5 二 44mm d6 =38mmdi 二 40mm d2 = 44mm軸的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)A. 軸承的型號選擇B. 具體參 數(shù)C.軸徑的 確定D.軸段長 度的確定d3 =40mmd4 = 37mmd5 =44mmde = 38mm11 =25mm12 = 203mm13 =40mm14 = 72mm15 = 12mmI 10mmFA八 FB；J214N對A點(diǎn)取矩有刀M=0Fr 0.129 Fq（0.129 2 0.0585）-Fbz 0.129 2 =0有 Fbz =2373.9N 由力平衡有：Hz = Fr Fq

19、-Fbz= 84.75N危險截面驗(yàn)算，由 剪力彎矩圖（A3 復(fù)印圖紙上）可以 看出，危險截面在 c點(diǎn)（合成彎矩最 大），D點(diǎn)（軸徑FAy = FBy =1214NFBZ =2373.9NFAZ =84.75NE. 計(jì)算支 反力F. 軸的強(qiáng)度 校核最?。?。對C點(diǎn)：片、訃Mc3,244.9燈03一”0坊衛(wèi)一R 0.1漢55=35.45m m 安全 對D點(diǎn)： dK3Md 屮1。3計(jì) 0.2衛(wèi) 0.1x55=32.46m m 安全查表16-6有：crb =55MPa考慮到鍵槽，加大5%仍足夠安全 因選擇6308號軸 承，故C=29.5kNPp尸喚= 1.1X2373.9=2611.29N106 /C、

20、gLh=（）60n1 P106（ 29.5O03）60沃213.32611.29= 112657.1256.3 年安裝帶輪處：d4 = 37mm 丨4 = 72mm選平鍵，其尺寸參安全P =2611.29NLh = 112657 .12h =56.3年選平鍵b=12mm，h=8mm，L=56mm4.軸的壽命 計(jì)算數(shù)為 b=12mm , h=8mmL=56mm安裝齒輪處：d2=44mm l2 = 203mm 選平鍵，其尺寸參數(shù)為 b=12mm， h=8mm L=180mm帶輪鍵：32T 2 漢 242.8 漢 10ap -dkl37X4X56= 58.59MPa 牛p=80MPa其中 k=4mm

21、22T 2 x 242.8031 ” dbl37匯10 匯 56= 23.44MPa 蘭N =100MPa 齒輪鍵：32T 2X242.810ap -dkl44 漢 4 漢180= 15.33MPa 蘭bp =80MPa2T 2 x 242.803” dbl44 匯 480= 5.11MPa 蘭可=100MPa選平鍵： b=12mmh=8m mL=180mm竹=58.59MPa c80MPat =23.44MPa c100MPa p =15.33MPa 80MPa5.選擇鍵并 驗(yàn)算鍵的強(qiáng)度：A.選擇鍵B.鍵的校 核滿足強(qiáng)度要求t =5.11MPa clOOMPa 滿足強(qiáng)度要求五、聯(lián)接螺栓的校核

22、計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果1.設(shè)計(jì)螺栓(1) 滾輪支架上：(2) 滾椅上的螺 栓因機(jī)器有較重的罐體做旋轉(zhuǎn)動功， 所以用鉸 制孔螺栓連接，一共 6個，3對，M8分布于 do=85OOmm的圓周上F=Gtan 0/ （4M） = （2X242.8 X1000 ） /16 =906.3N查表可知（T s=185235MPaer b=370500MPa查表 9-6 得t = e s/Ss=80MPae p= e s/S P=320MPa.,1 4F如 906 .3 c cdS訶科珂80冗=3.8mmdsF/ e p S =0.57 mm （取 S =5mr）i考慮到一上最小直徑選用螺栓 M880 （桌子厚度取50mm ）F=2T/d=2868.1N采用鉸制孔6個M8鉸制孔螺栓分布于d=8500mn的 圓周上F= 906.3N選用螺栓M880/ 4FMx 268.6門 dE珂80沢8亦ds斗/（Tp S =0.89mm （取 s =l0mm 考慮到以上最小直徑，選用螺栓M10X100（板厚為 15mm， 10mm ）F=2868.1N該開啟門在表面焊接一塊長條形鋼板，右端由螺 栓固定在罐體上，可旋轉(zhuǎn)控制門的開閉。左端為一個小的條狀